内容正文:
第13讲 细胞的分化、衰老和死亡
[素养目标]
举例说明细胞的分化、衰老、凋亡等生命现象,提倡健康的生活方式。(生命观念、社会责任)
考点一 细胞的分化与全能性
授课提示:对应学生用书第98页
1.细胞分化及其意义
(1)细胞分化
①动物细胞分化
在胚胎发育的早期,各个细胞彼此相似。通过细胞的有丝分裂,细胞的数量越来越多。与此同时,这些细胞又逐渐向不同的方向变化。
②植物细胞的分化
追根溯源,同一植物体的细胞也都来自一群彼此相似的早期胚细胞。
③细胞分化的概念
在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。
(2)细胞分化的特点
细胞分化是一种持久性的变化,一般来说,分化的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡。
(3)细胞分化的意义
①细胞分化是生物界普遍存在的生命现象,它是生物个体发育的基础。
②细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化,有利于提高生物体各种生理功能的效率。
(4)细胞分化的实质
就一个个体来说,各种细胞具有完全相同的遗传信息,但形态、结构和功能却有很大差异,这是细胞中的基因选择性表达的结果,即在个体发育过程中,不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。
2.细胞的全能性
(1)细胞全能性的概念
是指细胞经分裂和分化后,仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。
(2)植物细胞全能性的实验
①实验
1958年,美国科学家斯图尔德取胡萝卜韧皮部的一些细胞,放入含有植物激素、无机盐和糖类等物质的培养液中培养,结果这些细胞旺盛地分裂和生长,形成一个细胞团块,继而分化出根、茎和叶,移栽到花盆后,长成了一株新的植株。
②结论
实验表明,高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力,这就是细胞的全能性。
③应用
通过植物组织培养的方法,快速繁殖花卉和蔬菜等作物,培养微型观赏植株,拯救濒危物种。
(3)动物细胞全能性实验
①实例
除非洲爪蟾实验外,1996年诞生的克隆羊“多莉”,我国科学家于2017年获得的世界上首批体细胞克隆猴“中中”和“华华”,就是将体细胞移植到去核的卵细胞中培育成的。
②结论
说明已分化的动物体细胞的细胞核是具有全能性的。
3.干细胞
(1)概念
动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。
(2)举例
人的骨髓中有许多造血干细胞,它们能够通过增殖和分化,不断产生红细胞、白细胞和血小板,补充到血液中去。脐带血中含有大量的干细胞,可以培养并分化成人体的各种血细胞。
(3)应用
人体许多疾病或意外伤害,都是由组织或器官受到损伤而引起的。如果能够在体外保存和培养各种干细胞,使之形成组织或器官,就可以对受到损伤的组织或器官进行修复或更换。
1.细胞分化过程中遗传物质并没有发生改变(√)
2.玉米种子形成新植株体现了细胞的全能性(×)
3.受精卵没有分化,故受精卵没有全能性(×)
4.骨髓移植可以有效地治疗白血病(√)
5.人体的早期胚胎细胞没有细胞分化,故没有全能性(×)
6.单个已分化的动物体细胞已培养成新的个体的实例(×)
■关注教材边角
1.教材必修1 P118“问题探讨”(拓展):骨髓移植可以改变血型或影响下一代的遗传吗?
提示:可以改变血型,但不会影响遗传。
2.教材必修1 P120“思考·讨论”(节选):将肠上皮细胞单独培养能获得新的个体吗?与资料1中的实验相比,你能从资料2中的实验得出什么结论?
提示:将肠上皮细胞单独培养不能获得新的个体;与资料1中的实验相比,资料2中的实验说明已分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性。
1.澄清四个易错易混点[生命的发生与发展观]
(1)分化的细胞不一定不再进行分裂,如B淋巴细胞等,接受抗原刺激后仍可再分裂。
(2)并非所有干细胞都要发生分化。干细胞分裂后一部分细胞发生分化,成为具有特定功能的组织细胞;还有一部分保持分裂能力,用于干细胞本身的自我更新。
(3)分化程度高的细胞其全能性不一定低。一般来说,细胞分化程度越高,全能性越难以表达,细胞分化程度越低,全能性越高,但卵细胞的分化程度较高,其全能性也较高。
(4)分化一般不会改变遗传物质。细胞分化是基因选择性表达的结果,一般不会导致遗传物质改变。已分化的细胞一般都含有保持该物种遗传特性所需要的全套遗传物质,因而都具有全能性。
2.细胞分化的标志与分化的“变”与“不变”[科学思维]
(1)细胞分化的标志
①分子水平:合成了某种细胞特有的蛋白质,如唾液淀粉酶、胰岛素等。
②细胞水平:形成不同种类的细胞。
(2)细胞分化的“变”与“不变”
①不变:DNA、tRNA、rRNA、细胞的数目。
②改变:mRNA、蛋白质的种类,细胞的形态、结构和功能。
3.“三看”法确认细胞“全能性”[科学思维]
1.下图表示某种植物细胞分裂和分化的过程,据图思考问题。